Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）

2023年4月19日 354次阅读 来源: 神话小小哥

01. 装饰模式

1. 定义

Decorator装饰器，就是动态地给一个对象添加一些额外的职责，动态扩展，和下面继承（静态扩展）的比较。因此，装饰器模式具有如下的特征：

  1. 它必须持有一个被装饰的对象（作为成员变量）。
  2. 它必须拥有与被装饰对象相同的接口（多态调用、扩展需要）。
  3. 它可以给被装饰对象添加额外的功能。

总结：保持接口，动态增强性能。

装饰器通过包装一个装饰对象来扩展其功能，而又不改变其接口，这实际上是基于对象的适配器模式的一种变种。与对象的适配器模式异同：

  1. 相同点：都拥有一个目标对象。
  2. 不同点：适配器模式需要实现旧接口，而装饰器模式必须实现相同接口。

适配器模式是在适配器中，重写旧接口的方法来调用新接口方法，来实现旧接口不改变，同时使用新接口的目的。新接口适配旧接口。

而装饰模式，是装饰器和旧接口实现相同的接口，在调用新接口的方法中，会调用旧接口的方法，并对其进行扩展。

2. 由来（为什么不是继承）

功能的拓展，通常可以使用继承的方式解决。但这样实现的话，每一种组合都需要一个类，大量重复性内容，类数目“爆炸”；另外，这些拓展的功能必须要是可以预见，编译时就确定了，静态的扩展。

一个例子大概说：Beverage是一个抽象类，它被所有在一个咖啡店里卖的饮料继承。Beverage有个抽象方法cost，所有的子类都要实现这个抽象方法，计算它们的价格。现在有四个最基本的咖啡：HouseBlend,DarkRoast,Decaf,Espresso他们都继承自Beverage，现在的需求是说在四个最基本的咖啡里，每个都可以随便地添加调味品，像steamed milk,soy,还有mocha最后是加上whipped milk。如果是说按继承来实现这种几个调味品跟原来咖啡的组合的话，我们会很自然地设计来下面的类图来：
《Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）》

如果是按装饰模式的设计思路我们可以得出下面的设计类图：
《Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）》

装饰模式是怎么达到不仅类的数目大减少了，性能的重复也可以减至到最少。

3. 典型结构图

《Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）》
一句话解释：装饰者和被装饰者需要继承同一个接口或者是抽象类，被装饰者作为装饰者的一个变量。程序中原来调用被装饰者某方法func1的地方改成调用装饰者相同的那个方法func1，并且装饰者的该方法func1上添加了一些额外的功能，在方法func1中再调用被装饰着的方法func1。
这就是动态的扩展。

02. 适配器模式

目的：将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，让原本不兼容的接口可以合作无间。

1. 特点

  1. 适配器对象实现原有接口
  2. 适配器对象组合一个实现新接口的对象（这个对象也可以不实现一个接口，只是一个单纯的对象）
  3. 对适配器原有接口方法的调用被委托给新接口的实例的特定方法(重写旧接口方法来调用新接口功能。)

2.例子

我国国标充电器三孔，德国得标充电器两孔。现去德国旅行。如何将我们的三孔充电器插入两孔。这就需要适配器。

类图：
《Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）》

DBSocketInterface：德标接口
DBSocket：德国插座（实现DBSocketInterface，提供两孔充电方法）
Hotel ： 拥有得标接口。
GBSocketInterface ：国标接口
GBSocket ： 中国插座（实现GBSocketInterface，提供三孔充电方法）

适配器实现：

public class SocketAdapter    
    implements DBSocketInterface{   //实现旧接口  

    //组合新接口  
    private GBSocketInterface gbSocket;  
      
    /** 
     * 在创建适配器对象时，必须传入一个新街口的实现类 
     */  
    public SocketAdapter(GBSocketInterface gbSocket) {  
        this.gbSocket = gbSocket;  
    }  
      
    /** 
     * 将对就接口的调用适配到新接口 
     */  
    @Override  
    public void powerWithTwoRound() {  
        gbSocket.powerWithThreeFlat();  
    }  

}

在适配器中，继承了旧接口，组合了新接口。在重写旧接口方法的时候，调用了新接口的功能。

 hotel.setSocket(socketAdapter);  
 hotel.charge();

在hotel的charge()方法中，调用的是DBSocketInterface 实现子类的两孔充电方法。而这个实现子类，就是适配器类，重写的调用三孔充电的方法。

这也是适配器模式魅力：

不改变原有接口（德标），却还能使用新接口的功能（国标）。

适配器详情和实际使用例子参考《http://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/18735243》

03. Java IO 设计模式

1. I/O库对称性

  1. 输入-输出对称：比如InputStream和OutputStream对Byte字节流的输入和输；而Reader和Writer各自占据Char字符流的输入和输出。
  2. byte-char对称：InputStream和Reader的子类分别负责byte和字符流的输入；OutputStream和Writer的子类分别负责byte和字符流的输出。

2.两个设计模式

  1. 装饰模式：在由InputStream、OutputStream、Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器可以对另一些流处理器起到装饰作用，形成新的、具有改善了的功能的流处理器。
  2. 适配器模式：在由InputStream、OutputStream、Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器是对其他类型的流处理器的适配。这就是适配器的应用。

3.装饰模式的应用

由于java I/O库需要很多性能的各种组合，如果这些性能都是用继承来实现，那么每一种组合都需要一个类，大量重复类。

首先，需要理解java I/O库是由一些原始流处理器和围绕它的装饰流处理器（装饰器，动态扩展原始类性能）所组成的。

这里以InputStream为例，并附上结构图。
《Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）》

这些流类分成两种，即原始流类（Original Stream）和链接流处理器（Wrapper Stream）。

原始流处理器

原始流处理器接收一个Byte数组对象，String对象，FileDiscriptor对象或者不同类型的流源对象，原始流处理器包括以下四种：

  1. ByteArrayInputStream：接收一个Byte数组作为流的源。
  2. FileInputStream:建立一个与文件有关的输入流。接收一个File对象作为流的源。
  3. PipedInputStream：可以与PipedOutputStream配合使用，用于读入一个数据管道的数据，接收一个PipedOutputStream作为源。
  4. StringBufferInputStream：将一个字符串缓冲区转换为一个输入流。(废弃)

链接流处理器

所谓链接流处理器，就是可以接收另一个流对象作为源，并对之进行功能扩展的类。InputStream类型的链接处理接收另一个InputStream对象作为流源。

以FilterInputStream过滤输入流的子类为例。它将另一个输入流作为流源。这个类的子类包括以下几种：

  1. BufferedInputStream：用来从硬盘将数据读入到一个内存缓冲区中，并从缓冲区提供数据。
  2. DataInputStream：提供基于多字节的读取方法，可以读取原始类型的数据。
  3. LineNumberInputStream：提供带有行计数功能的过滤输入流。
  4. PushbackInputStream：提供特殊的功能，可以将已经读取的字节“推回”到输入流中。

原始流，就是装模式中具体构件角色（被装饰者），链接流，就是装饰模式中的装饰角色。

抽象结构图

《Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）》

一句话总结：链接流处理器，接收原始流处理器并将其作为成员变量引用，都继承了相同的抽象类InputStream。他们在内部工作方法中做了相应改变，在链接流的相同方法中扩展原始流中的方法，这种变化就是装饰模式的目的。

4.适配器模式的应用

StringBufferInputStream是一个适配器类，其继承了InputStream类型，同时持有一个对String类型的引用。这是将处理String对象的新接口适配成InputStream的旧接口的适配器模式。
《Java IO设计模式（装饰模式与适配器模式）》

其余OutputStream、Reader和Writer的装饰模式和适配器模式
参考《http://www.cnblogs.com/wxgblogs/p/5649933.html》
和《http://www.cnblogs.com/heartstage/p/3391070.html》

    原文作者：神话小小哥
    原文地址: https://www.cnblogs.com/wangrd/p/7152662.html
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